Nuove tecnologie

Le nuove sfide energetiche - oltre alla necessità di ricercare e sviluppare nuove fonti rinnovabili - non potranno essere affrontate senza adottare un impiego più intelligente e razionale dei vettori fossili che usiamo oggigiorno.

Tecnologie già note ed utilizzate da 100 anni nella tecnica e nell’industria stanno per essere applicate - e questa è la grande novità - al settore commerciale degli impianti di riscaldamento. Esse permetteranno di incrementare massicciamente il rendimento energetico globale dei combustibili.

Il gas naturale si dimostra ancora una volta il vettore energetico fossile che meglio si presta a questa evoluzione: dopo l’avvento della condensazione circa una trentina di anni fa - divenuta poi obbligatoria - esso è infatti il combustibile ideale sia per termopompe a gas (TPG) sia per macchine di accoppiamento forza-calore (AFC) dette anche di cogenerazione.

Ma cosa sono e come funzionano queste tecnologie?

La termopompa a gas TPG - Come la cugina elettrica, è una macchina che permette di ottenere più energia termica in uscita rispetto a quella che gli viene fornita in entrata in quanto si avvale anche dell’energia presente nell’ambiente – aria, acqua o terreno – per generare calore di riscaldamento; il tutto tramite un circuito termodinamico simile a quello di un frigorifero in cui il fluido, generalmente ammoniaca, viene dapprima compresso (fase dove rilascia il calore) e poi disteso (fase dove assorbe calore).

Nelle TPG, due principi differenti sono impiegabili per azionare il circuito termodinamico :

- Ciclo a compressione: al posto di un motore elettrico, ad azionare il compressore del fluido termodinamico è un piccolo motore termico a gas.

- Principio dell’assorbimento: funziona senza alcun motore. L’ammoniaca viene fatta assorbire da un altro fluido, generalmente acqua: opportunamente riscaldata da una fiamma a gas, la soluzione aumenta la pressione, circola, i due elementi si separano nuovamente e l’ammoniaca effettua la fase di distesa nel circuito prendendo il calore supplementare dall’ambiente. In questo caso si parla di GAHP (dall’inglese Gas Absorption Heat Pump) ed è il principio dei frigoriferi a gas per camper o roulottes.

Per quanto riguarda le TPG, indistintamente dal tipo, i modelli oggi in commercio (ancora pochi) arrivano a dei COP da 1.4 fino a 1.8 ma, presto, si arriverà a 2 (COP= rapporto tra energia resa e consumata). Rispetto ad un’attuale caldaia a condensazione, questo significa un risparmio di gas dal 30 al 40% (45% in futuro) a parità di energia di riscaldamento. Come in tutte le termopompe, nella TPG viene prodotta anche la parte di freddo, che può essere utilizzata per fare incrementare ulteriormente il rendimento complessivo.

Se questo valore sembra basso rispetto alle TP elettriche - che vantano dei COP da oltre 3 (aria-aria) a 4,5 (acqua-aria) - bisogna però considerare la provenienza dell’elettricità : come è il caso oramai da anni, ogni nuovo kWh che aggiungiamo al consumo elettrico svizzero lo dobbiamo importare, specialmente in inverno, ed è purtroppo quasi sempre di origine fossile (fonte statistiche Electrosuisse).

Questo porta, anche se può far storcere il naso, a dover ammettere il fatto seguente: già da alcuni anni, ogni TP elettrica installata funziona ad elettricità fossile!

Considerati i rendimenti delle centrali termoelettriche e le perdite di trasformazione e trasporto della corrente, è facilmente dimostrabile come le TP elettriche con COP inferiore a 4 consumino più combustibile e, di conseguenza, emettano alla fonte più CO2 delle TP a gas; questo nell’ipotesi di corrente prodotta con gas naturale. Bisogna comunque anche considerare che la corrente d’importazione può provenire pure da centrali a carbone: ecco che la TP elettrica può tramutarsi in un paradosso ecologico, inquinando molto di più ed emettendo il triplo di CO2 per ogni kWh termico creato rispetto ad una TP a gas a domicilio. È “una scomoda verità” ma le cose stanno ad oggi così, e questo fintanto che non vi sarà elettricità per tutti da sole fonti rinnovabili !

Gli accoppiamenti forza-calore AFC (cogenerazione) - Si tratta di apparecchi che producono sia energia termica ad uso riscaldamento domestico, sia energia elettrica da utilizzare all’interno dell’abitazione, facendo così diminuire i costi di acquisto di elettricità che, addirittura, se eccedente o non consumata può essere rivenduta al distributore locale. In pratica si tratta di generatori o gruppi elettrogeni “evoluti”.

Essendo macchine previste appositamente per il riscaldamento, con questa applicazione viene soprattutto garantito l’uso razionale e completo della parte di energia termica, cosa che purtroppo non può avvenire nelle grandi centrali termoelettriche in quanto devono produrre elettricità anche se non vi è possibilità di impiego del calore. In genere, infatti, solo 1/3 dell’energia termica fornita dal combustibile viene trasformata in energia elettrica; i restanti 2/3 sotto forma di calore sono in parte o difficilmente utilizzati. Questo fatto permette un rendimento molto elevato del principio della cogenerazione.

Altro effetto potenzialmente interessante è la produzione decentralizzata di elettricità. Anche i pianificatori energetici governativi e le grandi imprese di produzione e di trasporto di elettricità sono interessati da questa opportunità. La dismissione prevista di centrali fossili e atomiche – insieme all’installazione di nuovi parchi energetici (come gli eolici nel mare del Nord) - stanno rendendo irregolare la produzione e la stanno geograficamente spostando. È ormai allarme in Europa, sia sull’effettiva capacità di produzione, sia sulla capacità di trasporto delle grandi dorsali elettriche continentali che dovranno essere totalmente rimodellate. Ecco dunque l’interesse a disseminare piccole unità di produzione sul territorio, diminuendo la necessità di trasporto e, soprattutto in inverno, alleviando il carico delle centrali elettriche.

In Germania il tema è talmente caldo che sono stati varati incentivi sul prezzo di vendita della corrente prodotta da AFC tali per cui, un’economia domestica, potrebbe coprire quasi i costi globali del proprio fabbisogno di elettricità semplicemente facendo funzionare normalmente il proprio riscaldamento a gas. Purtroppo non è il caso in Svizzera ma, come sperimentiamo, spesso la Germania funge da guida per quanto riguarda le soluzioni tecniche in Europa e da esempio nelle scelte politiche.

Per maggiori informazioni, è possibile consultare il sito della Società svizzera dell' Industria del Gas e delle Acque (pagina solo in tedesco e francese) e la pagina di Gas Naturale.